标准型旋风分离器
h=D/2 B=D/4 D1=D/2 H1=2D H2=2D S=D/8 D2=D/4
已知qv= 104 m3 /h，D=1000mm=1m，标准型旋风分离器Ne=5，?=8 由图知：B=D/4=1/4=0.25 m
?qvui?hB?8qVD2D82
4?ui??8?10/360021??22.2(m/s)9?2?10?5最小颗粒直径为d9?Bc?Neui?s??0.253.14?5?22.2?1500?9.3?10?6(m)
设备的流体阻力，体现为该设备的压强降Δp，
?p???ui22?8?1.0?22.222?1971(Pa)
【4-9】果汁中滤渣为可压缩的，测得其压缩指数为0.6。在表压为100kPa下由压滤机过滤。最初1小时可得清汁2.5m3，问若其他条件相同，要在最初1小时得到3.5m3的清汁，要用多大压力？设介质阻力可忽略不计。
解：(方法一) 由恒压过滤方程 V2?2VVe?KA2??2k(?p)1?sA2? 当过滤介质阻力可忽略不计时，Ve=0，上式简化为：
221?s2V?KA??2k(?p)A? ∴V1??p1()???V2??p22????1?s??p1?????p2????1?0.6??p1?????p2????0.4
?p20.4??p0.41?V2??V?1????2?(10)50.4?3.5????2.5?2?100?1.96?196
∴?p?5.4?105(Pa)（表压）
2(方法二) 对过滤方程dVd??KA2积分得：
2?V?Ve??V?Ve??KA22????e?
2当过滤介质可忽略不计，即Ve=0，τe=0， 则可得到：VK1K2V1/(A?1)V222?KA?
2?/(A?2)?V1V222?2.53.522
又K=2kΔP1-s
6
∴
K1K2??P1??????P?2??221?s
1?0.6即
2.53.5?105????P2?????
∴?p?5.4?105(Pa)（表压）
2【4-10】用某板框过滤机过滤葡萄糖溶液，加入少量硅藻土作助滤剂。在过滤表压100kPa下过滤2h，头1h得滤液量8m3。假设硅藻土是不可压缩的，且忽略介质阻力不计 ， 试问：（1）在第2h内可得多少滤液？（2）过滤2h后用2 m3清水（粘度与滤液相近），在同样压力下对滤饼进行横穿洗涤，求洗涤时间；（3））若滤液量不变，仅将过滤压差提高1倍，问过滤时间为多少？（4）若过滤时间不变，仅将过滤压强提高1倍，问滤液量为多少？
解：(1)（方法一） 由恒压过滤方程 V可得
V1222?KA?2 (1)
V2??1?2,即822V2?123
?V2?11.31m
3
∴ ΔV=V2-V1=11.31-8=3.31 m
32
（方法二） 将V1=8 m,τ1=1h代入式(1),得 KA=64
∴ ΔV=V2-V1=KA2?2?V1?64?2?8?3.31(m)
3(2) （方法一） dVd??KA2 依题意 Ve=0 V2=11.31 m3
2?V?Ve?则(dVd?)E?KA22V2?642?11.31?2.83(m/h)
3(dVd?w)w?1dV2.833()E??0.71(m/h)4d?4?20.71?2.83(h)
∴??Vw?dV????d??W
（方法二） ∵洗涤面积为过滤面积的1/2
qw?VwAw?2A/2?4A
1?dq?KKKKA?dq??????????V2?d??E4?q?qe?4q4V?d??W4A
?w?qw?dq????d??W?4/AKA/(4V)?16VKA2
由(1)可得 KA2=V21/τ=64, V=V2=11.31m3
7
∴ ?w?16?11.3164?2.83(h)
(3) ∵滤饼为不可压缩，∴ s=0
则可得K=2kΔp k为常数与压差无关 ∴
K1K2??p1?p22?12
K1K2又 V2?KA?，且V2?V1 则
K1K2??2?1?,即12??22??2?1(h)
（4）由于压强提高1倍，
??p1?p212
当V1?11.31m, ?2??1时，
3V122V2?K1K23
即
11.31V222?12?V2?15.99 m
【4-11】有一叶滤机，自始至终在某一恒压下过滤某种悬浮液时，得出如下过滤方程式：（q+10）2
=250(t+0.4)。式中q以L/m2表示，τ以min表示。今在实际操作中，先在5min内使压差由零升至上述压差，其间过滤为恒速过滤，以后则维持该压力不变作恒压过滤，全部过滤时间为20min。试求：（1）每一循环中，每1m2过滤表面可得多少滤液？（2）过滤后用相当于滤液总量1/5的水洗涤滤饼，求洗涤时间（设滤饼不可压缩）。
解：(1)由已知的恒压方程：?q?10?2?250(??0.4) (A)
可得：qe=10L/m2，τe=0.4min, K=250L2/m4.min 设K不变，则0~5 min的恒速过滤方程为:
q?qqe?2K2 即q2?10q?125? ?当τ=5min时 q2?10q?125?5 ∴q?0q625?25?5?650?5?25.5?5?20.5(L/m)
2微分(A)式得: 2(q+10) dq=250 dτ ∴有(2q?10)dq?250d?
??20.5520?q?10?(2)∵
?W?qW?dq????d??W2]20.5?250?15?3750q2
∴q=68.4-10=58.4 (L/m)
250又?dq? ?dq???????2(qE?10)?d??W?d??E
8
∴?W?15250qE?qE(qE?10)625?58.4(58.4?10)625
?6.4(min)2(qE?10)【4-12】在202.7kPa（2atm）操作压力下用板框过滤机处理某物料，操作周期为3h，其中过滤1.5h，滤饼不需洗涤。已知每获1 m3滤液得滤饼0.05 m3，操作条件下过滤常数K=3.3×10-5m2/s，介质阻力可忽略，滤饼不可压缩。试计算：（1）若要求每周期获0.6 m3的滤饼，需多大过滤面积？（2）若选用板框长×宽的规格为1m×1m，则框数及框厚分别为多少？（3）经改进提高了工作效率，使整个辅助操作时间缩短为1h，则为使上述板框过滤机的生产能力达到最大时，其操作压力应提高至多少？
解：(1)V∵V2=KA2τ ∴A=
VK??3.3?1012?5?0.60.05?12(m)3
Ve=0
=28.43 (m2)
?1.5?3600(2)A=n?2?1?1 ∴n=
A2Vsn=
28.4320.615=14.2 取15个
Vs=n?1?1?? ∴????0.04(m)
(3)V2=V1得K2A2τ2=K1A2τ1 由题知s=0,故K∝ΔP
??1?1.5?ΔP1=?202.7≈304(kPa) ∴ΔP2=????1?2?【4-13】有一转筒真空过滤机，每分钟转2周，每小时可得滤液4 m3。若滤布阻力忽略不计，问每小时
要获得5 m3滤液，转鼓每分钟应转几周？此时转鼓表面的滤饼厚度为原来的几倍？假定所用的真空度不变。
解：∵ 滤布阻力忽略不计时， Q?AKn? （m3/s） （式中n的单位为r/s）
即 Q?465AKn? （m3/h） （式中n的单位为r/min）
又真空度不变，滤浆相同 ∴K相同 同一过滤机，A相同，?相同，则有：
1Q1Q2?K?n1K?n2?n1?2 ????n??2?22∴n2?Q??2?Q?1?25?5???n1????2??3.1(r/min)?8?4??
Q60n设滤饼不可压缩，V为转鼓每转一周得到的滤液体积（V则滤饼厚为：
L??，其中n的单位为r/min）
?VA
9
∴
L1L2?V1V2?Q1QnQQ2Q5n1?1?2?1?(2)?2?Q2Q2n1Q2Q1Q14n2
∴ L2L1?0.8?倍?
【4-14】以过滤式离心机过滤某一液体食品。转鼓内半径0.4m，转速为5000r/min。鼓内液体的内半径
为0.2m。已知该液体食品的密度为1040kg/m3，试求离心过滤压力。
解：此过滤式离心机的离心压力Pr可由P355式（4-142），即下式求出：
Pr??13R??(R?r)?(3.14?500030223313R?(3?n30)(R323?r)3
710403?0.4)(0.4?0.2)?1.33?10(Pa)【4-15】大豆的密度1200 kg/ m3，直径5mm，堆积成高为0.3m的固定床层，空隙率为0.4。若20℃空气流过床层时，空床速度0.5m/s，试求其压力降。又当空床速度达何值时，流化方才开始？此时的压力降又为何值？
-53
解：查表得20℃的空气物理参数：μ=1.81×10Pa·s，ρ=1.205kg/m（1）（方法一）床层雷诺数：?Re?可应用欧根公式得：
?p?150?e?dpu?6?1?????0.005?0.5?1.2056??1?0.4??1.81?10?5≈46.2∈(0.17,420)
?1???2?d32p2?Lu?1.751???d?53L?u2p?150??1?30.4?0.4?0.0052?1.81?10?0.3?0.5?1.75?1?0.40.4?0.0053?0.3?1.205?0.52
?388.1(Pa)（方法二） ?Rep＝dpu???5?10?3?0.5?1.205?51.81?10?166.4?100 为湍流区，
故欧根公式等号右边第一项可忽略 ∴ΔP=296.5Pa （2）（方法一）假设空床速度达到临界流化速度时，流体处于湍流区，则根据牛顿公式得：
ut?1.74dp??p???g?dput??1.740.005??1200?1.205??9.811.205?12.15(m/s)
校核 Rept???0.005?12.15?1.2051.81?10?5?4044?(500,2?10)，且＞1000
5故假设成立，且
utumf?8.61
∴umf?ut8.61?12.158.61?1.4(m/s)
（方法二）设流体处于湍流区，并忽略欧根公式等号右边第一项，故有
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